Phywe 09100.00 Betriebsanleitung

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Betriebsanleitung
1 ZWECK UND EIGENSCHAFTEN
Der Alpha-Detektor ist ein lichtdichter Silizium-Ober-
flächensperrschichtzähler und wird zur Energiespektrosko-
pie von α-Teilchen eingesetzt. Für α-Teilchen mittlerer
Energie bis etwa 12 MeV sind die dem Sperrschichtzähler
abgegebenen Ladungsimpulse strengproportional zur En-
ergie der einfallenden Strahlung.
Bevor die Ladungsimpulse zur Weiterverarbeitung einer
nachzuschaltenden Elektronik zugeführt werden können,
müssen sie proportional in (verstärkte) Spannungsimpulse
umgewandelt werden.
Da α-Strahlen ihre gesamte Energie in Luft unter atmos-
phärischem Druck bereits nach einer Wegstrecke von we-
nigen Zentimetern verlieren, sind genaue Energiemessun-
gen nur im Vakuum durchführbar.
Der α-Detektor eignet sich außerdem zum Nachweis von
β-Teilchen. Da bereits relativ niederenergetische β-Teil-
chen innerhalb der Sperrschicht nicht ihre gesamte Energie
verlieren, ist allerdings keine Proportionalität zwischen der
Ladung der Einzelimpulse und der β-Energie gegeben.
Oberflächensperrschichtzähler sind also nicht zur β-Spek-
troskopie geeignet, wohl aber zum Nachweis von β-Teil-
chen. Gegenüber der Nachweismethode mit Zählrohren be-
sitzen Oberflächensperrschichtzähler eine weitaus größere
Empfindlichkeit und außerdem den Vorteil, daß die β-
Zährate nicht durch eventuell vorhandene γ γ -Strahlung ver-
fälscht werden kann.
Der α-Detektor besteht aus einer p-leitenden Silizium-
scheibe, die beidseitig durch metallische Aufdampfschich-
ten mit Elektroden versehen ist, und zwar auf einer Seite
aus Aluminium und auf der gegenüberliegenden Seite aus
Gold. Die Siliziumscheibe ist so in ein Metallgehäuse ein-
gebaut, daß die Aluminiumelektrode, die aufgrund ihrer ge-
ringen Schichtdichte von 40 µg/cm
nicht abbremst, als Eintrittsfenster für die Teilchen dient.
Zwischen Kristalloberfläche und Aluminiumschicht entsteht
ein pn-Übergang, so daß die Detektoroberfläche nach pol-
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Alpha-Detektor
α-Teilchen praktisch
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richtigem Anlegen der Betriebsgleichspannung als Sperr-
schicht wirkt.
Die Sperrschicht des α-Detektors arbeitet in dieser Anord-
nung als Festkörperionisationskammer. Die in der Sperr-
schicht eindringenden α-Teilchen erzeugen längs ihrer Bah-
nen freie Ladungsträger (Elektron-Loch-Paare). Die hierbei
erzeugte Ladungsmenge ist der Energie der einfallenden α-
Teilchen direkt proportional, vorausgesetzt, daß die Teil-
chen innerhalb der Sperrschicht vollständig abgebremst
werden. Die Dicke der Sperrschicht wächst mit zunehmen-
der Betriebsspannung. Die maximale Sperrschichttiefe be-
trägt ca. 100 µm, so daß α-Teilchen bis 12 MeV energie-
proportionale Ladungsimpulse erzeugen.
2 HANDHABUNG
2.1 Allgemeine Hinweise
Der α-Detektor ist ein äußerst empfindlicher Sensor, der
von allen groben Umwelteinflüssen geschützt werden muß.
Hierzu zählen insbesondere:
– mechanische Belastungen
– reduzierende Gase
– Feuchtigkeit
– Öldämpfe
– starke UV-Einstrahlung
– hohe Temperaturen und starke Temperaturschwan-
kungen
starke α- und β-Bestrahlung
–
Lassen Sie den Detektor niemals hinfallen!
Harte Stöße können den Detektor mechanisch irreparabel
zerstören.
Befindet sich der Detektor in einem belüfteten Rezipienten,
so darf dieser niemals über die Ölluftpumpe belüftet wer-
den. Öldampfniederschläge auf der Detektoroberfläche
mindern das Auflösungsvermögen. Deshalb vor dem Ab-
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